(57)【要約】【課題】レーザ光出射端面への光化学反応物質の堆積を抑制することにより、特性劣化のない長寿命のレーザ装置の製造方法を提供する。【解決手段】ステムにレーザチップをマウント後、乾燥空気中または不活性ガス中でステムに蓋体を配設して、気密封止されたパッケージを有するレーザ装置とした後、レーザ装置を加熱してパッケージの内部に紫外線を照射する。レーザチップやパッケージに付着している汚染物質が加熱により気化し、紫外線によって分解されるので、動作中におけるレーザ光出射端面への光化学反応物質の堆積が抑制され、駆動電流上昇などの特性劣化のない長寿命のレーザ装置を得ることができる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窓部が備えられたパッケージの内部にレーザチップを固着する工程と、前記パッケージの内部を気密封止する工程と、７０℃以上に加熱した状態で前記窓部より前記パッケージの内部に波長４２０ｎｍ以下の光を照射する工程を有することを特徴とするレーザ装置の製造方法。
【請求項２】
前記光を照射する工程において、前記レーザ装置を２８０℃以下に加熱することを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置の製造方法。
【請求項３】
前記光の波長が、１５０ｎｍ以上２９０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置の製造方法。
【請求項４】
前記パッケージの内部には、乾燥空気もしくは不活性ガスからなる気体が封入されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレーザ装置の製造方法。
【請求項５】
前記封入された気体の露点が−１０℃以下であることを特徴とする請求項４に記載のレーザ装置の製造方法。
【請求項６】
前記窓部が、石英ガラス、石英もしくはサファイア、あるいはこれらを母材とした材料からなることを特徴とする請求項１もしくは３に記載のレーザ装置の製造方法。
【請求項７】
前記レーザチップが、４２０ｎｍ以下の発光波長を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のレーザ装置の製造方法。
【請求項８】
前記レーザチップが、窒化ガリウム系半導体レーザチップであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のレーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク用、検査用、照明用などに用いられるレーザ装置、特に窒化ガリウム系半導体レーザ装置などの短波長レーザ装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどのＩＩＩ族窒化物半導体（以下「窒化ガリウム系半導体」とする。）は、ＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体やＡｌＧａＩｎＰ系半導体に比べてエネルギーバンドギャップが大きいため短波長の発光を行うことができ、かつ直接遷移型であるため発光効率に優れた半導体材料であるという特徴を有している。このため、これらの窒化ガリウム系半導体は、紫外線から緑色に及ぶ波長領域における発光が可能な半導体レーザ装置や、紫外線から赤色までの広い発光波長領域をカバーできる発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子を構成する材料として注目されており、高密度光ディスクやフルカラーディスプレー、さらには環境・医療分野など、広く応用が考えられている。
【０００３】
この窒化ガリウム系半導体は熱伝導性がＧａＡｓ系半導体などよりも高いため、高温・高出力動作の素子としての応用も期待されている。さらに、ＡｌＧａＡｓ系半導体においては砒素（Ａｓ）、ＺｎＣｄＳＳｅ系半導体においてはカドミウム（Ｃｄ）といった有害な材料が用いられているのに対して、窒化ガリウム系半導体はそのような有害な材料を含んでおらず、また、原料として用いられるアンモニア（ＮＨ3）の毒性がＡｌＧａＡｓ系半導体の原料であるアルシン（ＡｓＨ3）に比べて少ないため、環境への負荷が小さい。
【０００４】
ところで、窒化ガリウム系半導体レーザ装置において、レーザ光出射端面の劣化という問題がある。これに関して、製造工程に用いる粘着シートに用いられている粘着剤、あるいは製造工程における大気中に存在する有機物が発生源であり、以下のようにしてレーザ光出射端面に堆積すると想定している。
【０００５】
窒化ガリウム系半導体レーザチップの製造工程において、複数の窒化ガリウム系半導体レーザチップが作製されたウエハを分割し、レーザ光出射端面を形成してバー形状（以下「レーザ・バー」とする。）にする。このレーザ・バーをさらに個々の窒化ガリウム系半導体レーザチップに分割するチップ分割工程において、一旦レーザ・バーを粘着シートに貼り付ける。次にレーザ・バーにダイヤモンドスクライバなどを用いてスクライブラインを形成する。さらにレーザ・バーをチップに分割するが、その際、レーザ・バーに粘着シートを貼り付けているため、分割した窒化ガリウム系半導体レーザチップがばらばらにならない。しかし、窒化ガリウム系半導体レーザチップに粘着シートの粘着剤が付着してしまう。
【０００６】
このようにして分割された窒化ガリウム系半導体レーザチップは、粘着シートから一つずつ分離され、チップテストが行われた後、ステムに固着される。更に、蓋体が取り付けられることによってパッケージの内部に気密封止されて、レーザ装置として完成する。気密封止される前に、サブマウント、ステム及び蓋体といった他の構成部品にも、製造工程における大気中の有機物が付着することが考えられる。大気中の有機物の発生源としては、微生物、人間、建材、製造装置に使用しているグリースやオイル類が考えられる。
【０００７】
完成したレーザ装置のパッケージ内部に、付着した汚染物質が気化して漂う。そして、気化した汚染物質が、窒化ガリウム系半導体レーザチップから出射する短波長のレーザ光により光ＣＶＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）効果によって光化学反応を起こし、Ｓｉ（シリコン）あるいはＣ（炭素）を主成分とする光化学反応物質となる。この光化学反応物質は、光強度の最も強いレーザ光出射端面に堆積する。このような現象は、光子一個当りのエネルギーが高くて化学反応を促進しやすい発振波長（発光波長）が５５０ｎｍ以下のレーザ、特に、発振波長が４２０ｎｍ以下の窒化ガリウム系半導体レーザチップを用いたレーザ装置において、顕著なものとなる。
【０００８】
以上のようにして、レーザ光出射端面に光化学反応物質が堆積すると、レーザ光出射端面における光吸収の増大及び反射率の変動を引き起こす。その結果、同一出力を得るのに要するレーザの駆動電流が増大し、レーザの寿命が非常に短くなる。
【０００９】
このような問題を回避するために、窒化ガリウム系半導体レーザチップを固着したステムに紫外線を照射したり、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式によって生成したプラズマを照射することにより、窒化ガリウム系半導体レーザチップ及び蓋体に付着した汚染物質を除去した後に、蓋体によって気密封止する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【００１０】
また、窒化ガリウム系半導体レーザチップを固着したステムをオゾン雰囲気下で蓋体によって気密封止し、その後紫外線を照射することにより、窒化ガリウム系半導体レーザチップ及び蓋体に付着した汚染物質を除去する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−４００５１号公報
【特許文献２】特開２００４−２７３９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述の特許文献１による技術を用いた場合、紫外線もしくはプラズマ照射後に、ステムや窒化ガリウム系半導体レーザチップなどの部品を処理装置から取り出すことによって大気に曝すことになってしまい、前記部品が、気密封止前に汚染物質により再汚染されてしまう、という問題があった。特に、紫外線あるいはプラズマの照射工程と気密封止工程の間に、有機溶媒を多く含むＡｇペーストを使用している工程がある場合や、紫外線あるいはプラズマの照射工程と気密封止工程の間において大気に曝す時間が長い場合に、再汚染が顕著になる。
【００１２】
また、特許文献２による技術を用いて、オゾン雰囲気下で気密封止を行った場合、オゾンによって窒化ガリウム系半導体レーザチップとステムを接合しているハンダ、あるいは窒化ガリウム系半導体レーザチップに用いられている電極が酸化されることにより、汚染物質の除去とは別の問題として、特性劣化もしくは寿命の低下が生じる。一方、オゾン雰囲気下での気密封止とせずに単に紫外線照射を行っただけでは、十分な効果が得られず、特に環境温度６０℃で連続動作を行った場合に劣化（駆動電流値の増大）が生じてしまう。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、窒化ガリウム系半導体レーザチップに用いられているハンダや電極を劣化させずに、レーザチップ、ステム及び蓋体などのパッケージ構成部品に付着した汚染物質を除去し、レーザチップの動作時におけるレーザ光出射端面への光化学反応物質の堆積を抑制して、長寿命なレーザ装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明は、窓部が備えられたパッケージの内部にレーザチップを固着する工程と、パッケージの内部を気密封止する工程と、７０℃以上に加熱した状態で前記窓部より前記パッケージの内部に波長４２０ｎｍ以下の光を照射する工程を有することを特徴とするレーザ装置の製造方法である。パッケージの内部とは、例えばレーザチップを固着したステムと、ステムと接合した蓋体との間に生じる空間である。７０℃以上であれば、後述するように、汚染物質として考えられるいくつかの物質の沸点を上回るため、それらがパッケージ内部に気化する。その状態で、気化した汚染物質が波長４２０ｎｍ以下の光（以下、「紫外線等」とする。）の照射によって分解・除去される。これにより、紫外線等が十分届かない部分に存在する汚染物質についても除去を行うことができる。また、本製造方法によれば、気密封止後に紫外線等を照射する工程を行うため再汚染がない。従って、レーザチップの動作時にレーザが劣化することが防止できる。
【００１５】
（２）本発明は、前記紫外線等を照射する工程において、前記レーザ装置を２８０℃以下に加熱することを特徴とするレーザ装置の製造方法である。この条件は、ＡｕＳｎなどのハンダ材の融点以下であるため、レーザチップがパッケージに固着された状態を保ったまま、紫外線等の照射を行うことができる。
【００１６】
（３）本発明は、前記光の波長が、１５０ｎｍ以上２９０ｎｍ以下であることを特徴とするレーザ装置の製造方法である。波長が１５０ｎｍ以上であれば窓部を透過することができ、波長が２９０ｎｍ以下であれば、特に汚染物質として考えられているシロキサン系物質におけるシロキサン結合を切断することにより、汚染物質を分解することができる。
【００１７】
（４）本発明は、前記パッケージの内部に、乾燥空気もしくは不活性ガスを封入することを特徴とするレーザ装置の製造方法である。これにより、パッケージの内部に用いるハンダ材や電極などの金属が酸化あるいは腐食されにくくなる。
【００１８】
（５）本発明は、前記封入された気体の露点が−１０℃以下であることを特徴とするレーザ装置の製造方法である。これにより、パッケージの内部に用いるハンダ材や電極などの金属が酸化あるいは腐食されにくくなる。
【００１９】
（６）本発明は、前記窓部が、石英ガラス、石英もしくはサファイア、あるいはこれらを母材とした材料からなることを特徴とするレーザ装置の製造方法である。これらの材料は、良好な紫外線透過率を有するので、外部からの紫外線等の照射を、窓部に吸収されることなくパッケージの内部に到達させることができる。
【００２０】
（７）本発明は、前記レーザ装置に固着されるレーザチップが、４２０ｎｍ以下の発光波長を有することを特徴とするレーザ装置の製造方法である。この波長領域の光は有機物を分解する作用を有し、その結果レーザ光出射端面に光化学反応物質が堆積するため、本発明の製造方法を用いる効果がある。
【００２１】
（８）本発明は、前記レーザ装置に固着されるレーザチップが、窒化ガリウム系半導体レーザチップであることを特徴とするレーザ装置の製造方法である。窒化ガリウム系半導体レーザチップは、青色・紫色・近紫外光の光源として、小型で効率が優れている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、気密封止されたレーザチップのパッケージの内部に、加熱した状態で紫外線等を照射することによって、汚染物質が気化し、紫外線等の照射によって分解・除去されるため、紫外線等が十分届かない部分に存在する汚染物質についても除去を行うことができる。また、本製造方法によれば、気密封止後に紫外線等を照射する工程を行っているため再汚染がない。従って、レーザ装置の動作中にレーザ光出射端面において光化学反応物質が堆積することがないため光吸収の増大及び反射率の変動が抑制され、レーザチップの駆動電流が長期にわたって安定化された長寿命のレーザ装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下において、本発明を実施するための最良の形態である窒化ガリウム系半導体レーザ装置について説明する。ただし、本発明の課題である、レーザ光出射端面への光化学反応物質の堆積による特性劣化の抑制は、波長５５０ｎｍ以下、特に４２０ｎｍ以下の発光波長のレーザ装置に共通する課題である。従って、本発明は、例えば波長８１０ｎｍ程度のレーザとＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）素子を用いて４０５ｎｍ程度の波長の光を発生するＳＨＧレーザなどの他のレーザ装置にも適用可能である。また、有機物を用いたレーザ装置や、酸化亜鉛系半導体を用いたレーザ装置など、現在開発中であって将来窒化ガリウム系半導体レーザ装置を越える優れた特性が得られることが期待される他のレーザ装置にも適用することが可能である。
【００２４】
（半導体レーザ装置の構造）
本発明の実施の形態１について、図面を参照して説明する。図１（ａ）はレーザチップ固着保持体３００と蓋体３３０の正面図、図１（ｂ）は上面図である。
【００２５】
半導体レーザ装置３４０は、レーザチップ固着保持体３００と蓋体３３０とが接合されることにより、ステム３２０と蓋体３３０よりなるパッケージの内部が気密封止されている。レーザチップ固着保持体３００は、ステム３２０のブロック部３２１上に、サブマウント３１０を介して、窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０が固着されたものである。蓋体３３０は、一端部は開放されており、もう一方の端部には窓部３３０Ａが設けられている。蓋体３３０は銅又は鉄などの金属からなり、窓部３３０Ａは窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０から出射されるレーザ光及び外部から照射される紫外線を透過することができる石英あるいは石英ガラス、ガラス、プラスティック、サファイアなどからなる。
【００２６】
図１（ａ）において、窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０は、ｎ型ＧａＮ基板３０１と、このｎ型ＧａＮ基板３０１上に形成された複数の窒化ガリウム系半導体層などよりなる積層体３０２と、積層体３０２の表面に形成されたｐ側電極３０３と、ｎ型ＧａＮ基板３０１に近い側から順に形成されたｎ側電極（内層）３０４Ａとｎ側電極（外層）３０４Ｂよりなる。ｎ側電極（外層）３０４Ｂは、Ａｕ７０Ｓｎ３０からなるハンダ３１２（Ａｕ：７０重量％、Ｓｎ：３０重量％）を介してサブマウント３１０の表面側に固着されている。
【００２７】
サブマウント３１０は、ＳｉＣ板の表面側と裏面側に、それぞれ、金属多層膜３０７、３０８が形成されたものである。金属多層膜３０７、３０８は、サブマウント３１０のＳｉＣ板に接する側より、例えばチタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）をこの順に積層したものである。サブマウント３１０の裏面側は、ＳｎＡｇ３Ｃｕ０．５からなるハンダ３１３（主成分Ｓｎ、Ａｇ：３重量％、Ｃｕ：０．５重量％）を介してステムのブロック部３２１に固着されている。サブマウント３１０は、窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０で発生した熱を放散する役割を有している。
【００２８】
又、ｐ側電極３０３はワイヤ３１４Ａを介してピン３１６に、ｎ側電極（内層）３０４Ａはｎ側電極（外層）３０４Ｂ、Ａｕ７０Ｓｎ３０からなるハンダ３１２、金属多層膜３０７及びワイヤ３１４Ｂを介してピン３１１に電気的に接続されている。更に、ステム３２０とピン３１１、３１６との間には、絶縁リング３１１Ａ、３１６Ａとが、それぞれ設けられており、ピン３１１、３１６と、ステム３２０及びその一部であるステムのブロック部３２１との間は、絶縁リング３１１Ａ、３１６Ａを用いてステム３２０と電気的に絶縁されている。このピン３１１、３１６より窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０に電流が供給される。又、ピン３２２はステム３２０と電気的に接続している。
【００２９】
（窒化ガリウム系半導体レーザチップの構造）
次に、窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０の構造について説明する。図２に窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０の正面図を示す。積層体３０２は、ｎ型ＧａＮ基板３０１の表面に順に形成された、ｎ型ＧａＮコンタクト層４０２と、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４０３と、ｎ型ＧａＮガイド層４０４と、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層４０５と、ｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層４０６と、ｐ型ＧａＮガイド層４０７と、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層４０８と、ｐ型ＧａＮコンタクト層４０９を有し、さらにＳｉＯ2絶縁膜４１０を有したものである。
【００３０】
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層４０８及びｐ型ＧａＮコンタクト層４０９には、共振器方向に延在したストライプ状のリッジ３０６が設けられている。即ち、図２に示した窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０は、リッジストライプ構造を備える。更に、ｐ側電極３０３とｐ型ＡｌＧａＮクラッド層４０８及びｐ型ＧａＮコンタクト層４０９との間には、リッジ３０６部分を除いて、電流狭窄のためのＳｉＯ2絶縁膜４１０が設けられている。
【００３１】
尚、積層体３０２中の窒化ガリウム系半導体層に用いられる材料は上述の材料に限定されるものではなく、他の窒化ガリウム系半導体、例えば、ｐ型クラッド層にｐ型ＡｌＧａＩｎＮを、多重量子井戸活性層にＧａＩｎＮＡｓもしくはＧａＩｎＰなどを用いても構わない。又、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４０３あるいはｐ型ＡｌＧａＮクラッド層４０８は多層構造でもよく、多重量子井戸構造を用いても構わない。更に、ｎ型ＧａＮコンタクト層４０２とｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４０３の間に、ＩｎＧａＮ層などのクラック防止層を挿入しても構わない。又、ｎ型ＧａＮ基板３０１とｎ型ＧａＮコンタクト層４０２との間にバッファ層を挿入しても構わない。又、共振器方向にストライプ状に延在したリッジ３０６は、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層４０８及びｐ型ＧａＮコンタクト層４０９のみではなく、ｐ型ＧａＮガイド層４０７、ｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層４０６及びＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層４０５までの途中いずれかまで掘り込んで形成しても構わない。
【００３２】
更に、実施の形態１では窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０の作製にｎ型ＧａＮ基板３０１を用いたが、基板材料はＧａＮに限定されるものではなく、ＩｎＮ、ＡｌＮあるいはＧａＮとＩｎＮとＡｌＮの混晶半導体でも構わなく、サファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、又は、窒化ガリウム系半導体以外のＧａＡｓ、ＧａＰなどのIII−Ｖ族半導体でも構わない。
【００３３】
（窒化ガリウム系半導体レーザチップの製造工程）
以下に、実施の形態１のレーザ装置の製造工程について説明する。
【００３４】
まず、窒化ガリウム系半導体レーザチップの製造に一般的に用いられている周知の技術を適宜用いて、ｎ型ＧａＮ基板３０１上に、図２で示したような複数の窒化ガリウム系半導体層などから成る積層体３０２及びｐ側電極３０３を形成したウエハを作製する。ｐ側電極３０３は、ｐ型ＧａＮコンタクト層４０９に近い側からＰｄ（１５ｎｍ）／Ｍｏ（１５ｎｍ）／Ａｕ（２００ｎｍ）とする。
【００３５】
次に、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面側から、研磨もしくはエッチングを行うことにより、ウエハの厚みを当初の３５０μｍから４０〜１５０μｍ程度まで薄くする。その後、ｎ側電極（内層）３０４Ａとしてｎ型ＧａＮ基板３０１に近い側から、Ｔｉ（３０ｎｍ）／Ａｌ（１５０ｎｍ）を形成し、さらにｎ側電極（外層）３０４Ｂとして、Ｍｏ（８ｎｍ）／Ｐｔ（１５ｎｍ）／Ａｕ（２５０ｎｍ）を形成する。
【００３６】
このようにして積層体３０２、ｐ側電極３０３、ｎ側電極（内層）３０４Ａおよびｎ側電極（外層）３０４Ｂが形成されたウエハを劈開し、劈開面に対して真空蒸着法あるいはＥＣＲスパッタ法などによってＡｌ2Ｏ3（図示せず）などの透明誘電体よりなる端面コーティングを行うことにより、窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０のレーザ光出射端面を形成する。このとき、窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０の共振器長が６００μｍとなるように、ウエハの劈開が行われる。尚、ウエハの劈開の代わりにエッチングによってレーザ光出射端面の形成を行ってもよい。
【００３７】
（窒化ガリウム系半導体レーザチップのチップ分割工程）
このようにウエハを劈開することで得られたレーザ・バーを、更に窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０に分割する。チップ分割工程の前半工程であるスクライブ工程を示す図３（ａ）において、粘着シート１５０に貼り付けられたレーザ・バー１４０をスクライブ装置（図示せず）にセットし、スクライブ装置内のダイヤモンドスクライバなどを用いてスクライブライン１４１を形成する。この粘着シート１５０の粘着剤が、分割した窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０に付着、残留する恐れがある。次にチップ分割工程の後半工程であるブレーキング工程では、図３（ｂ）に示すように、粘着シート１５０をスクライブライン１４１に直交する矢印１５１・１５２に示す方向に引き伸ばすことにより、レーザ・バー１４０から個々の窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０を分割する。窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０は粘着シート１５０に貼り付けられているため、ばらばらにならない。なお、チップ分割工程として、ダイヤモンドスクライバを用いない方法であるダイシング法、レーザアブレーション法等を用いても構わない。
【００３８】
このようにして得られた窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０をチップの状態でパルス電流駆動により特性評価を行い、閾値電流値が基準値より小さい良品チップを選別する。
【００３９】
（窒化ガリウム系半導体レーザチップのマウント工程）
このようにして得られた窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０をステムのブロック部３２１上に固着（マウント）する。以下に、ハンダ材を用いて固着するダイボンディング法を用いて実施されたマウント工程について説明する。
【００４０】
図４（ａ）に示されているように、サブマウント３１０を窒素雰囲気で満たされたマウント装置内の支持部２６１に置き、サブマウント３１０の表面に、層厚が略２００μｍでシート形状を有する、融点２８０℃のＡｕ７０Ｓｎ３０からなるハンダ３１２を置く。次に、サブマウント３１０をＡｕ７０Ｓｎ３０からなるハンダ３１２の融点よりも若干高い温度まで加熱し、Ａｕ７０Ｓｎ３０からなるハンダ３１２が溶けたところで、上述の方法で得られた窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０をコレット２７０で吸引して、ｎ側電極（外層）３０４Ｂ側がＡｕ７０Ｓｎ３０からなるハンダ３１２に接するように置く。更に、荷重Ｆを適宜加えながら、窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０とサブマウント３１０とをＡｕ７０Ｓｎ３０からなるハンダ３１２によく馴染ませ、冷却してＡｕ７０Ｓｎ３０からなるハンダ３１２を凝固させ、サブマウント３１０上に窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０を固着する。
【００４１】
次に、図４（ｂ）に示すように、ステム３２０をマウント装置内の支持部２６１に設置し、ステムのブロック部３２１上に融点２２０℃のＳｎＡｇ３Ｃｕ０．５からなるハンダ３１３を置く。そして、ステムのブロック部３２１をＳｎＡｇ３Ｃｕ０．５からなるハンダ３１３の融点よりも若干高い温度まで加熱し、ＳｎＡｇ３Ｃｕ０．５からなるハンダ３１３が溶けたところで、上述の方法で得られた窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０を固着したサブマウント３１０を、裏面に形成された金属多層膜３０８側がステムのブロック部３２１側に対向するように、コレット２７０で吸引してステムのブロック部３２１上に置く。更に、荷重Ｆを適宜加えながら窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０を固着したサブマウント３１０とステムのブロック部３２１とをＳｎＡｇ３Ｃｕ０．５からなるハンダ３１３によく馴染ませる。その後、ステムのブロック部３２１を冷却してＳｎＡｇ３Ｃｕ０．５からなるハンダ３１３を凝固させ、サブマウント３１０を介してステムのブロック部３２１に固着された窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０を得る。
【００４２】
ここで、一旦窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０をマウント装置から大気中に取り出した後、窒素雰囲気で満たされたワイヤボンディング装置（図示せず）にセットする。ここで、図１（ａ）に示すように、ｐ側電極３０３とピン３１６をワイヤ３１４Ａによって電気的に接続し、ｎ側電極（内層）３０４Ａとピン３１１を、ｎ側電極（外層）３０４Ｂ、Ａｕ７０Ｓｎ３０からなるハンダ３１２、金属多層膜３０７及びワイヤ３１４Ｂを介して電気的に接続する。
【００４３】
尚、実施の形態１ではｐ側電極３０３の材料として、Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕ多層膜を用いたが、Ｐｄ以外に、例えば、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｓｃ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｌａ、Ｗ、Ａｌ、Ｔｌ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉとその化合物を用いても構わない。又、Ａｕ以外にＮｉ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｌとその化合物を用いても構わなく、各層厚についても、上述した値に限定されるものではない。又、実施の形態１ではｎ側電極（内層）３０４Ａの材料として、Ｔｉ／Ａｌ多層膜を用いたが、Ｔｉ以外にＨｆを用いても構わない。各層厚も実施の形態１に示した値に限定されない。
【００４４】
又、実施の形態１ではサブマウント３１０の材料としてＳｉＣを用いたが、ＡｌＮ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ダイヤモンドなどの熱伝導性の良好な材料を用いることができる。
【００４５】
又、サブマウント３１０表面（金属多層膜３０７側）上に設けるハンダ材は、Ａｕ７０Ｓｎ３０に限定されるものではなく、共晶点であるＡｕ８０Ｓｎ２０（Ａｕ：８０重量％、Ｓｎ：２０重量％）でもよく、ＳｎＡｇＣｕ、Ｉｎ、ＰｂＳｎなど、いずれのハンダ材を用いても構わない。更に、ＡｕＳｎハンダにおいても、ＡｕとＳｎの比率は限定されるものではない。又、サブマウント３１０の裏面（金属多層膜３０８側）とステムのブロック部３２１との間のハンダ材もＳｎＡｇ３Ｃｕ０．５に限定されるものではなく、ＡｕＳｎ、Ｉｎ、ＰｂＳｎ、Ａｇペースト、その他の導電性ペーストのいずれでも構わない。又、ＳｎＡｇ３Ｃｕ０．５からなるハンダにおけるＳｎとＡｇとＣｕの比率を変更しても構わず、その比率は限定されない。尚、サブマウント３１０表面（金属多層膜３０７側）上に設けるハンダ材の融点は、サブマウント３１０の裏面（金属多層膜３０８側）とステムのブロック部３２１との間のハンダ材の融点より高いものとするか、同じ融点のハンダ材として両面同時にダイボンディングを行うことができる。
【００４６】
又、ステムのブロック部３２１を備えるステム３２０はＣｕもしくはＦｅを主体とする金属から成り、その表面にＮｉ膜／Ａｕ膜もしくはＮｉ膜／Ｃｕ膜／Ａｕ膜が順にメッキ法によって形成されている。
【００４７】
（気密封止工程）
次に、図５に示した気密封止装置２８０内において、レーザチップ固着保持体３００を、露点−２０℃の乾燥空気で満たされた気密封止装置２８０のベース２８１に置き、蓋体３３０を治具２８２に入れてレーザチップ固着保持体３００に重ねる。ベース２８１と治具２８２の間に電流を流す抵抗加熱法によりレーザチップ固着保持体３００と蓋体３３０を融着して気密封止し、半導体レーザ装置３４０を作製する。これにより、窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０のパッケージ内部は外部雰囲気と遮断される。
【００４８】
なお、パッケージの内部に封入された気体は乾燥空気に限るものではなく、乾燥窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンなどの不活性ガス、または乾燥不活性ガスと乾燥空気あるいは酸素の混合ガスでもよい。
【００４９】
（紫外線照射工程）
次に、半導体レーザ装置３４０を図６に示す紫外線照射装置２００に入れて、ヒーターによって２００℃に加熱し、半導体レーザ装置３４０における蓋体３３０の窓部３３０Ａを介して、波長１８５ｎｍおよび波長２５４ｎｍの紫外線を発する水銀ランプ２０１より紫外線２０２を１０分間照射する。水銀ランプ２０１の照度は５ｍＷ／ｃｍ2とした。
【００５０】
この工程を効果的に行うためには、窓部３３０Ａとして、上記紫外線を良好に透過することのできる材料、特に石英もしくは石英ガラスを用いることが望ましい。その場合、波長１５０ｎｍ以上の光を透過することができる。
【００５１】
ここで、汚染物質の候補であるシロキサン系物質の光分解については、その骨格をなすシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ）の光吸収波長の中心が２７０ｎｍ付近であり、波長２９０ｎｍ以下の光によってシロキサン結合が励起状態になるため分解が促進される。従って、水銀ランプ２０１（波長１８５ｎｍおよび波長２５４ｎｍ）の光のように波長２９０ｎｍ以下の光によって分解が促進される。また、２９０ｎｍより長波長の光を照射する場合であっても、シロキサン系物質におけるＳｉと側鎖との結合（Ｓｉ−Ｃなど）が励起状態になるため分解が促進される。シロキサン系物質は、分解後に光化学反応物質として固体の酸化シリコンを主成分とする物質が生成されるので、それが汚染物質の主成分になると考えられる。
【００５２】
汚染物質の別の候補である炭素結合を有する有機物の光分解に関しては、その骨格をなすＣ―Ｃ結合が、波長２９０ｎｍから４２０ｎｍの光によって分解が促進される。逆に、炭素結合を有する有機物が重合あるいは架橋といった光化学反応によってもとの有機物よりも高分子になれば、光化学反応物質として固体の残留物となるので、このような炭素結合を有する有機物も汚染物質になりうると考えられる。
【００５３】
以上より、光源は水銀ランプ２０１に限らず４２０ｎｍ以下の波長を有するものであれば、ハロゲンランプ、紫外線レーザ、紫外線ＬＥＤ、エキシマランプなど何れでもよい。また照度および時間も上記に限るものではない。なお、発振波長が４２０ｎｍ以下の窒化ガリウム系半導体レーザチップを用いたレーザ装置において、レーザ光出射端面への光化学反応物質の堆積が起こることからも、本紫外線照射工程においても波長４２０ｎｍ以下の光（紫外線等）を用いることが有効であると推定される。
【００５４】
このように、紫外線２０２を半導体レーザ装置３４０内に照射することにより、加熱によって気化した汚染物質が分解される。レーザ光出射端面も紫外線に曝されるが、紫外線照射領域は気密封止された空間全体であり、レーザ光出射端面より十分に大きいため、この紫外線照射工程におけるレーザ光出射端面への光化学反応物質の堆積は無視できる。これによって、素子の駆動中にレーザ光出射端面への光化学反応物質の堆積がなく、動作中の駆動電流上昇などの特性劣化のない長寿命の素子を得ることが可能となる。
【００５５】
紫外線照射工程を、加熱して行うことにより、汚染物質が気化しやすくなり、紫外線照射の効果を促進することが可能となる。ここで、汚染物質の候補である代表的なシロキサン系物質の沸点は、１，１，３，３−Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ＝７０℃、Ｐｅｎｔａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ＝８６℃、Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ＝１０１℃、Ｏｃｔａｍｅｔｈｙｌｔｒｉｓｉｌｏｘａｎｅ＝１５３℃、Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｔｒｉｓｉｌｏｘａｎｅ＝１８８℃、Ｏｃｔａｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｔｅｔｒａｓｉｌｏｘａｎｅ＝１７５℃、Ｄｅｃａｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｓｉｌｏｘａｎｅ＝２１１℃、Ｄｏｄｅｃａｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｓｉｌｏｘａｎｅ＝２４５℃である。また、汚染物質の候補である代表的な炭素結合を有する有機物の沸点は、ベンゼン＝８０℃、メチルエチルケトン＝８０℃、トルエン＝１１０℃、ブタノール＝１１７℃、キシレン＝１４０℃、デカン＝１７４℃、酢酸ブチル＝１００〜１５０℃、Ｄｏｄｅｃａｎｅ＝２１３℃、Ｔｅｔｒａｄｅｃａｎｅ＝２５４℃、Ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌａｃｅｔａｔｅ＝１７７℃、２−Ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌａｃｅｔａｔｅ＝１９９℃、リン酸エステル＝２１５℃である。これらの汚染物質は、人、微生物、建材、製造装置に使用しているグリース・オイル類や、粘着シートに用いられる粘着剤より発生する場合が考えられる。また、ここに挙げたよりも高分子の汚染物質が分解されることによって発生することもある。これらの物質の沸点まで加熱して紫外線等の照射を行うことにより、気化した汚染物質を効果的に除去することが可能になる。従って、例えばシロキサン系物質を除去するためには、加熱温度としては７０℃以上が望ましく、１０１℃以上がさらに望ましく、１５３℃以上が一層望ましい。７０℃以上であれば、ベンゼンなどの炭素結合を有する有機物についても効果的に除去することができる。
【００５６】
（エージング試験）
上述したようにして作製された、発光波長４０５ｎｍで発振する５個の半導体レーザ装置３４０についてエージング試験を行い、駆動電流値の長期安定性を調べた。この際、エージング試験は、環境温度６０℃、光出力値３０ｍＷ、直流電流（ＤＣ）のＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）駆動条件で実施された。得られた実施の形態１の半導体レーザ装置３４０の試験結果を、図７に示す。
【００５７】
図７は、実施の形態１の５個の半導体レーザ装置３４０について、エージング時間と駆動電流値との関係を示す。図７に示すように、２００℃で紫外線照射工程を実施した半導体レーザ装置３４０は、エージング時間を４０００時間まで行っても、駆動電流値はほぼ初期値を維持している。又、作製された５個の半導体レーザ装置３４０の駆動電流値のばらつきが１０ｍＡ程度と少なく、駆動電流値が長期エージング試験後もそろっている。
【００５８】
（実施の形態２）
実施の形態２として、紫外線照射工程の温度を７０℃とした以外は実施の形態１と同条件の工程で、半導体レーザ装置を５個作製した。ただし、７０℃にするための加熱にはヒーターを用いず、水銀ランプ２０１の点灯に伴う温度上昇を用いている。
【００５９】
このようにして作製された実施の形態２の５個の半導体レーザ装置についても、実施の形態１の半導体レーザ装置３４０と同様に、エージング試験を行い、駆動電流値の長期安定性を調べた。この際、エージング試験は、環境温度６０℃、光出力値３０ｍＷ、直流電流（ＤＣ）のＡＰＣ駆動条件で実施された。得られた実施の形態２の半導体レーザ装置の試験結果を図８に示す。
【００６０】
図８は、実施の形態２の５個の半導体レーザ装置について、エージング時間と駆動電流値との関係を示す。室温で紫外線照射工程を行った実施の形態２の半導体レーザ装置について、エージング時間の経過に伴う駆動電流値の増大がわずかに見られる。初期の駆動電流値の１．４倍となる時間を寿命とすると、試験を行った４０００時間を上回る寿命が得られている。
【００６１】
（比較例１）
実施の形態１の半導体レーザ装置３４０の製造方法に対する比較例１として、紫外線照射工程を行わないこと以外は実施の形態の半導体レーザ装置３４０と同様の製造条件とした半導体レーザ装置を５個作製した。
【００６２】
このようにして作製された比較例の５個の半導体レーザ装置についても、実施の形態の半導体レーザ装置３４０と同様に、エージング試験を行い、駆動電流値の長期安定性を調べた。この際、エージング試験は、環境温度６０℃、光出力値３０ｍＷ、直流電流（ＤＣ）のＡＰＣ駆動条件で実施した。
【００６３】
得られた比較例１の半導体レーザ装置の試験結果を、図９に示す。図９は、比較例１の５個の半導体レーザ装置について、エージング時間と駆動電流値との関係を示す。紫外線照射工程を行わない比較例１の半導体レーザ装置は、エージング時間が長くなると駆動電流値の増大が顕著であり、又、作製された５個の半導体レーザ装置の間で、駆動電流値のばらつきが大きい。
【００６４】
（比較例２）
実施の形態１の半導体レーザ装置３４０の製造方法に対する比較例２として、封入された気体の露点が０℃であること以外は実施の形態の半導体レーザ装置３４０と同様の製造条件とした半導体レーザ装置を５個作製した。
【００６５】
このようにして作製された比較例２の５個の半導体レーザ装置についても、実施の形態１の半導体レーザ装置３４０と同様に、エージング試験を行い、駆動電流値の長期安定性を調べた。この際、エージング試験は、環境温度６０℃、光出力値３０ｍＷ、直流電流（ＤＣ）のＡＰＣ駆動条件で実施した。
【００６６】
得られた比較例２の半導体レーザ装置の試験結果を、図１０に示す。図１０は、比較例２の５個の半導体レーザ装置について、エージング時間と駆動電流値との関係を示す。５個中３個が途中で動作しなくなっており、これらについて故障原因を調べた所、電極が腐食していることがわかった。このように、比較例２における故障の状況は、電極の腐食によるものであり、比較例１における劣化とは異なっている。
【００６７】
（特性の違いの原因）
実施の形態１、実施の形態２と比較例１との特性の違いの原因を調べるため、実施の形態１、実施の形態２と比較例１の半導体レーザ装置について、レーザ光出射端面に堆積している物質をオージェ電子分光法により解析を行った。比較例１のレーザ光出射端面から、実施の形態１の窒化ガリウム系半導体レーザチップに比べ１０倍以上の濃度で有機物の堆積を示す炭素や、シリコン化合物の堆積を示すシリコンが検出された。実施の形態２については実施の形態１の２倍程度の炭素やシリコンが検出された。以上より、比較例１の半導体レーザ装置において良好な駆動電流値の長期安定性が得られなかったのは、窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０のレーザ光出射端面に炭素又はシリコンを含む光化学反応物質が堆積し、それにより光吸収の増大及び反射率の変動が生じ、駆動電流値の上昇といった特性劣化を起こしたためであると考えられる。
【００６８】
（その他の実施の形態）
上述した実施の形態では、ステム３２０と蓋体３３０とから成るキャン型パッケージを用いるものとして説明したが、キャン型パッケージに限定されるものではなく、例えば、キャリア型パッケージでも構わない。又、ステム３２０には窒化ガリウム系半導体レーザチップ３５０以外の半導体素子、例えば、受光素子などが固着されていても構わない。
【００６９】
上述した実施の形態では、窓部３３０Ａは蓋体３３０に設けられていたが、レーザチップからの光出射および外部からの波長４２０ｎｍ以下の光の照射を行うことができる窓部であれば、パッケージのどこに設けてもよく、例えばステムに設けてもよい。
【００７０】
上述した実施の形態では、半導体レーザ装置３４０について説明したが、本発明は、レーザカプラー、光ピックアップ装置など、窒化ガリウム系半導体レーザチップを用いる他の半導体デバイス装置にも適用可能である。
【００７１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施の形態１における半導体レーザ装置の構成を示す正面図及び上面図である。
【図２】実施の形態１における窒化ガリウム系半導体レーザチップの構成を示す正面図である。
【図３】実施の形態１におけるチップ分割工程の概略図である。
【図４】実施の形態１におけるマウント工程の概略図である。
【図５】実施の形態１における気密封止工程の概略図である。
【図６】実施の形態１における紫外線照射工程の概略図である。
【図７】実施の形態１における半導体レーザ装置のエージング時間と駆動電流値の相関図である。
【図８】実施の形態２における半導体レーザ装置のエージング時間と駆動電流値の相関図である。
【図９】比較例１における半導体レーザ装置のエージング時間と駆動電流値の相関図である。
【図１０】比較例２における半導体レーザ装置のエージング時間と駆動電流値の相関図である。
【符号の説明】
【００７３】
１４０    レーザ・バー
１４１    スクライブライン
１５０    粘着シート
１５１、１５２    引き伸ばし方向
２００    紫外線照射装置
２０１    水銀ランプ
２０２    紫外線
２６１    支持部
２７０    コレット
２８０    気密封止装置
２８１    ベース
２８２    治具
３００    レーザチップ固着保持体
３０１    ｎ型ＧａＮ基板
３０２    積層体
３０３    ｐ側電極
３０４Ａ  ｎ側電極（内層）
３０４Ｂ  ｎ側電極（外層）
３０６    リッジ
３０７    金属多層膜
３０８    金属多層膜
３１０    サブマウント
３１１    ピン
３１１Ａ  絶縁リング
３１２    Ａｕ７０Ｓｎ３０からなるハンダ
３１３    ＳｎＡｇ３Ｃｕ０．５からなるハンダ
３１４Ａ  ワイヤ
３１４Ｂ  ワイヤ
３１６    ピン
３１６Ａ  絶縁リング
３２０    ステム
３２１    ステムのブロック部
３２２    ピン
３３０    蓋体
３３０Ａ  窓部
３４０    半導体レーザ装置
３５０    窒化ガリウム系半導体レーザチップ
４０２    ｎ型ＧａＮコンタクト層
４０３    ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
４０４    ｎ型ＧａＮガイド層
４０５    ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層
４０６    ｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層
４０７    ｐ型ＧａＮガイド層
４０８    ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
４０９    ｐ型ＧａＮコンタクト層
４１０    ＳｉＯ2絶縁膜
【図１】
2006344727.tif 000003
【図２】
2006344727.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006344727.tif 000009
【図８】
2006344727.tif 000010
【図９】
2006344727.tif 000011
【図１０】
2006344727.tif 000012